基于面结构光投影的回转式三维测量系统研究与开发

作     者：王建兵 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：习俊通

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：结构光 三维测量 格雷码 相移 回转 坐标归一化 

摘      要：精确的物体型面几何参数的获取,随着各学科技术的发展与融合,已经在诸如逆向工程领域,生物医学工程领域,计算机视觉、虚拟现实领域,以及文物修复方面得到了广泛的应用。结构光投影测量方法由于具有非接触、无损伤、精度高、速度快等优点,是目前研究的一个热点。 在用光学方法进行物体表面三维测量时,由于光学条件本身的限制,每次测量得到的只是被测物体某一个视角的三维点云数据,因此,存在着不同视角测量点云的坐标归一化问题。针对有回转特征或可回转测量的物体,本文开发出一套基于面结构光投影的回转式三维测量系统。 本文首先从光学测量三角法原理出发,分析比较了三维轮廓测量中格雷码方法、相移法和格雷码相移综合方法,同时对基于回转轴线的坐标归一化方法进行了阐述,并进行了实验验证。 其次,对测量设备的硬件进行设计,包括系统中的投影拍摄模块和旋转台模块。在设计图像采集系统与光栅投影系统过程中,详细分析研究了各硬件的性能参数。对旋转台的驱动方式及电机的选择进行分析,设计出了精确稳定的测量转台。选择PLC控制方案对测量系统进行控制设计,同时采用MSComm控件实现PLC与PC机的串口通信。